KR20240064585A - Ammonia fuel combustion device - Google Patents
Ammonia fuel combustion device Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240064585A KR20240064585A KR1020237035286A KR20237035286A KR20240064585A KR 20240064585 A KR20240064585 A KR 20240064585A KR 1020237035286 A KR1020237035286 A KR 1020237035286A KR 20237035286 A KR20237035286 A KR 20237035286A KR 20240064585 A KR20240064585 A KR 20240064585A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ammonia
- fuel
- combustion
- supplied
- supply pipe
- Prior art date
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 241
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 137
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 120
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 107
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 40
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 39
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 39
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 8
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J7/00—Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/22—Fuel supply systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C1/00—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
- F23C1/08—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air liquid and gaseous fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/04—Air inlet arrangements
- F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/30—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply comprising fuel prevapourising devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/36—Supply of different fuels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Abstract
암모니아 공급관(11)을 통해 공급되는 암모니아 가스(NH3)와 공기 공급관(12)을 통해 공급되는 연소용 공기(Air)를 연소 버너(10)에 의해 혼합해 노(1) 내에서 연소시키는 암모니아 연료 연소장치에 있어서, 탄화수소계 연료(CmHn)가 보조연료 공급관(21)을 통해 공급되는 분사장치(20)를 상기의 연소 버너 근방에 설치하고, 상기의 분사장치에 의해, 탄화수소계 연료를 상기의 연소 버너에 의한 화염을 향해 노 내에 분사해 연소시킨다.Ammonia is burned in the furnace (1) by mixing ammonia gas (NH 3 ) supplied through the ammonia supply pipe (11) and combustion air (Air) supplied through the air supply pipe (12) by the combustion burner (10). In the fuel combustion device, an injection device (20) through which hydrocarbon-based fuel (CmHn) is supplied through an auxiliary fuel supply pipe (21) is installed near the combustion burner, and the hydrocarbon-based fuel is injected by the injection device. It is sprayed into the furnace toward the flame generated by the combustion burner and burned.
Description
본 발명은, 암모니아 연료를 연소용 공기와 혼합해 연소 버너에 의해 노 내에서 연소시키는 암모니아 연료 연소장치에 관한 것이다. 특히, 암모니아 연료(예를 들면, 암모니아 가스)를 연소용 공기와 혼합해 연소 버너에 의해 노 내에서 연소시킬 때, 암모니아 연료 외에 탄화수소계 연료를 노 내에 공급하고, 암모니아 연료를 탄화수소계 연료에 의해 노 내에서 충분히 연소시키도록 한 점에 특징을 갖는 것이다.The present invention relates to an ammonia fuel combustion device in which ammonia fuel is mixed with combustion air and burned in a furnace by a combustion burner. In particular, when ammonia fuel (for example, ammonia gas) is mixed with combustion air and burned in a furnace by a combustion burner, a hydrocarbon-based fuel in addition to ammonia fuel is supplied into the furnace, and the ammonia fuel is mixed with the hydrocarbon-based fuel. It is characterized by sufficient combustion within the furnace.
연료를 연소용 공기와 혼합해 연소시키는 연소장치에 있어서는, 일반적으로, 연료로서 탄화수소계 연료를 이용한 것이 사용되고 있다.In combustion devices that combust fuel by mixing it with combustion air, hydrocarbon-based fuel is generally used as the fuel.
그러나, 이와 같이 탄화수소계 연료를 연소용 공기와 혼합해 연소시키도록 한 경우, 이산화탄소(CO2) 등의 온실효과가스가 많이 발생하는 문제가 있었다.However, when hydrocarbon-based fuel is mixed with combustion air for combustion, there is a problem in that a large amount of greenhouse gases such as carbon dioxide (CO 2 ) are generated.
그리고, 최근에는, 이산화탄소(CO2) 등의 온실효과가스를 삭감하는 것이 요구되어, 연료에 탄화수소계 연료 이외의 것을 이용하는 것이 검토되고 있다.And in recent years, there has been a demand for reducing greenhouse gases such as carbon dioxide (CO 2 ), and the use of fuels other than hydrocarbon-based fuels is being considered.
또한, 종래부터, 연소장치에서의 연료로서, 암모니아 연료를 이용하는 것이 알려져 있는데, 암모니아 연료는 탄화수소계 연료에 비해 연소성이 나빠, 완전 연소시키는 것이 어렵고, 또한 저온에서의 연소 시에 실화(失火)가 용이한 한편, 강하게 연소시키면, 화염 온도가 높아져, NOx의 발생량이 증가하는 문제가 있었다.In addition, it has been known conventionally to use ammonia fuel as a fuel in combustion devices, but ammonia fuel has poor combustibility compared to hydrocarbon-based fuel, is difficult to combust completely, and is prone to misfire during combustion at low temperatures. On the one hand, there was a problem that if combustion was performed strongly, the flame temperature increased and the amount of NOx generated increased.
그리고, 상기와 같이 연소성이 나쁜 암모니아 연료를 연소시킬 때, 특허문헌 1에서는, 저연소성 연료의 암모니아와 연소용 공기를 미리 혼합해 균일화시킨 후, 이렇게 미리 혼합한 가스를, 선회기(swirler)에 의해 선회해 강하게 교반하면서 연소시켜, 암모니아의 연소성을 높이도록 한 것이 제안되어 있다.When burning ammonia fuel with poor combustibility as described above, in Patent Document 1, the ammonia of the low-combustibility fuel and combustion air are mixed in advance to homogenize them, and then the pre-mixed gas is fed into a swirler. It has been proposed to increase the combustibility of ammonia by rotating it and burning it with strong stirring.
그러나, 특허문헌 1에 나타낸 바와 같이, 암모니아와 연소용 공기를 미리 혼합한 가스를, 선회기에 의해 선회해 강하게 교반하면서 연소시키도록 한 경우, 종래의 경우와 마찬가지로, 암모니아가 한번에 연소되어 화염 온도가 높아져, NOx의 발생이 많아지는 문제가 있었다.However, as shown in Patent Document 1, when a gas mixed with ammonia and combustion air is combusted while being swirled and strongly stirred by a vortex, the ammonia is burned at once, as in the conventional case, and the flame temperature decreases. There was a problem of increasing NOx generation.
또한, 특허문헌 2에 있어서는, 연소기 버너의 원주를 따라, 암모니아를 연소시키는 암모니아 버너와 천연가스를 연소시키는 천연가스 버너를 번갈아 설치하고, 암모니아와 천연가스를, 각각 암모니아 버너와 천연가스 버너에서 연소하게 한 것이 제안되어 있다.Additionally, in Patent Document 2, ammonia burners for burning ammonia and natural gas burners for burning natural gas are installed alternately along the circumference of the combustor burner, and ammonia and natural gas are burned in the ammonia burner and natural gas burner, respectively. It is proposed to do so.
그러나, 연소기 버너의 원주를 따라, 암모니아 버너와 천연가스 버너를 번갈아 설치하기 위해서는 설비비용이 많이 드는 동시에, 암모니아의 연소 화염과 천연가스의 연소 화염이 별개로 되기 때문에, 전체 연소가 불안정하게 되어, 천연가스와의 비율을 균일하게 변경해 연소시키는 것이 어렵고, 또한 암모니아를 완전히 연소하게 하는 것도 매우 어려웠다.However, in order to install ammonia burners and natural gas burners alternately along the circumference of the combustor burner, equipment costs are high, and the overall combustion becomes unstable because the ammonia combustion flame and the natural gas combustion flame are separate. It was difficult to combust it by uniformly changing the ratio with natural gas, and it was also very difficult to completely combust ammonia.
본 발명은, 암모니아 연료를 연소용 공기와 혼합해 버너에 의해 노 내에서 연소시키는 암모니아 연료 연소장치에서의 상기와 같은 문제를 해결하는 것을 과제로 하는 것이다.The present invention aims to solve the above problems in an ammonia fuel combustion device in which ammonia fuel is mixed with combustion air and burned in a furnace by a burner.
즉, 본 발명은, 상기와 같이 암모니아 연료를 연소용 공기와 혼합해 버너에 의해 노 내에서 연소시키는 암모니아 연료 연소장치에 있어서, 암모니아 연료 외에 탄화수소계 연료를 노 내에 공급하여, 암모니아 연료를 탄화수소계 연료에 의해 노 내에서 충분히 연소할 수 있도록 하는 것을 과제로 하는 것이다.That is, the present invention is an ammonia fuel combustion device in which ammonia fuel is mixed with combustion air and burned in a furnace by a burner as described above, and a hydrocarbon-based fuel in addition to ammonia fuel is supplied into the furnace, and the ammonia fuel is converted to a hydrocarbon-based fuel. The goal is to ensure that the fuel can sufficiently combust within the furnace.
본 발명에 관한 암모니아 연료 연소장치에 있어서는, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 암모니아 공급관을 통해 공급되는 암모니아 연료와 공기 공급관을 통해 공급되는 연소용 공기를 연소 버너에 의해 혼합해 노 내에서 연소시키는 암모니아 연료 연소장치에서, 탄화수소계 연료가 보조연료 공급관을 통해 공급되는 분사장치를 상기의 연소 버너 근방에 설치하고, 상기의 분사장치에 의해, 탄화수소계 연료를 상기의 연소 버너에 의한 화염을 향해 노 내에 분사해 연소시키도록 했다.In the ammonia fuel combustion device according to the present invention, in order to solve the above problems, the ammonia fuel supplied through the ammonia supply pipe and the combustion air supplied through the air supply pipe are mixed by a combustion burner and burned in the furnace. In the ammonia fuel combustion device, an injection device through which hydrocarbon-based fuel is supplied through an auxiliary fuel supply pipe is installed near the combustion burner, and the injection device injects the hydrocarbon-based fuel toward the flame of the combustion burner. It was sprayed inside and burned.
그리고, 본 발명에 관한 암모니아 연료 연소장치와 같이, 암모니아 공급관을 통해 공급되는 암모니아 연료와 공기 공급관을 통해 공급되는 연소용 공기를 혼합해 노 내에서 연소시키는 연소 버너의 근방에, 보조연료 공급관을 통해 탄화수소계 연료가 공급되는 분사장치를 설치하고, 이 분사장치에 의해 탄화수소계 연료를, 연소 버너에 의해 암모니아 연료와 연소용 공기를 혼합해 노 내에서 연소시킨 화염을 향해 분사해 연소하게 하면, 연소성이 낮은 암모니아 연료가 분사장치에 의해 분사된 탄화수소계 연료에 의해 충분히 연소되는 동시에, 탄화수소계 연료만을 연소시키는 경우에 비해, 이산화탄소(CO2)의 발생이 억제된다.And, like the ammonia fuel combustion device according to the present invention, the ammonia fuel supplied through the ammonia supply pipe and the combustion air supplied through the air supply pipe are mixed and burned in the furnace near the combustion burner through the auxiliary fuel supply pipe. If an injection device through which hydrocarbon-based fuel is supplied is installed and the hydrocarbon-based fuel is injected and burned by this injection device toward a flame combusted in the furnace by mixing ammonia fuel and combustion air with a combustion burner, the combustibility is reduced. This low ammonia fuel is sufficiently burned by the hydrocarbon-based fuel injected by the injection device, and the generation of carbon dioxide (CO 2 ) is suppressed compared to the case where only hydrocarbon-based fuel is burned.
또한, 암모니아 연료가 연소하고 있는 곳에 탄화수소계 연료를 첨가하므로, 화염이 하나가 되어 연소가 안정적이다.Additionally, since hydrocarbon-based fuel is added to where ammonia fuel is burning, the flames become one and combustion is stable.
여기서, 본 발명에 관한 암모니아 연료 연소장치에 있어서는, 상기의 암모니아 공급관을 통해 연소 버너에 공급하는 암모니아 연료의 양을 조정하는 암모니아 조정밸브와, 상기의 공기 공급관을 통해 연소 버너에 공급하는 연소용 공기의 양을 조정하는 공기 조정밸브와, 상기의 보조연료 공급관을 통해 분사장치에 공급하는 탄화수소계 연료의 양을 조정하는 보조연료 조정밸브와, 상기의 암모니아 조정밸브와 공기 조절밸브와 보조연료 조정밸브를 제어하는 제어장치를 설치할 수 있다.Here, in the ammonia fuel combustion device according to the present invention, an ammonia control valve for adjusting the amount of ammonia fuel supplied to the combustion burner through the ammonia supply pipe, and combustion air supplied to the combustion burner through the air supply pipe An air control valve that adjusts the amount of auxiliary fuel, an auxiliary fuel control valve that adjusts the amount of hydrocarbon fuel supplied to the injection device through the auxiliary fuel supply pipe, the ammonia control valve, the air control valve, and the auxiliary fuel control valve. A control device that controls can be installed.
이렇게 하면, 상기의 제어장치에 의해, 상기의 공기 조정밸브를 제어하여 공기 공급관을 통해 연소 버너에 공급하는 연소용 공기의 양을 조정하는 동시에, 상기의 암모니아 조정밸브를 제어하여 암모니아 공급관을 통해 연소 버너에 공급하는 암모니아 연료의 양을 조정하고, 나아가 상기의 보조연료 조정밸브를 제어하여 보조연료 공급관을 통해 분사장치를 공급하고, 이 분사장치로부터 연소 버너에 의한 화염을 향해 분사하는 탄화수소계 연료의 양을 조정함으로써, 상기와 마찬가지로 암모니아 연료와 탄화수소계 연료를 안정적으로 연소시켜 원하는 발열량을 얻는 것이 용이하게 실시되는 동시에, 암모니아 공급관을 통해 연소 버너에 공급하는 암모니아 연료와, 보조연료 공급관을 통해 분사장치로부터 연소 버너에 의한 화염을 향해 분사하는 탄화수소계 연료와의 비율을 균일하게 변경시켜, 원하는 발열량을 얻을 수 있도록 제어하는 것도 간단하게 실시할 수 있게 된다.In this way, the air control valve is controlled by the above control device to adjust the amount of combustion air supplied to the combustion burner through the air supply pipe, and the ammonia control valve is controlled to burn combustion through the ammonia supply pipe. The amount of ammonia fuel supplied to the burner is adjusted, and the auxiliary fuel control valve is controlled to supply the injector through the auxiliary fuel supply pipe, and the hydrocarbon fuel injected from the injector toward the flame caused by the combustion burner is controlled. By adjusting the amount, it is easy to obtain the desired calorific value by stably burning the ammonia fuel and hydrocarbon-based fuel as described above, and at the same time, the ammonia fuel supplied to the combustion burner through the ammonia supply pipe and the injection device through the auxiliary fuel supply pipe It is also possible to easily control the ratio of the hydrocarbon-based fuel sprayed toward the flame by the combustion burner to obtain the desired calorific value by uniformly changing the ratio.
또한, 본 발명에 관한 암모니아 연료 연소장치에 있어서는, 상기의 암모니아 연료에 액체 암모니아를 이용해, 상기의 암모니아 공급관을 통해 액체 암모니아를 상기의 연소 버너에 미스트 형태로 공급할 수 있다. 이와 같이, 암모니아 연료에 액체 암모니아를 이용해, 상기의 암모니아 공급관을 통해 액체 암모니아를 상기의 연소 버너에 미스트 형태로 공급하면, 암모니아 공급관을 통해 연소 버너에 공급하는 암모니아 연료를 가스화할 필요가 없어, 암모니아 연료를 가스화할 설비비용이 저감되는 동시에, 암모니아 연료를 가스의 상태로 연소 버너에 안내하는 경우에 비해, 암모니아 공급관의 배관 등이 간단하게 되어 설비를 소형화할 수 있다.Additionally, in the ammonia fuel combustion device according to the present invention, liquid ammonia can be used as the ammonia fuel, and liquid ammonia can be supplied in the form of mist to the combustion burner through the ammonia supply pipe. In this way, if liquid ammonia is used as ammonia fuel and the liquid ammonia is supplied in the form of mist to the combustion burner through the ammonia supply pipe, there is no need to gasify the ammonia fuel supplied to the combustion burner through the ammonia supply pipe. At the same time, the cost of equipment for gasifying fuel is reduced, and compared to the case where ammonia fuel is guided to the combustion burner in a gaseous state, the piping of the ammonia supply pipe, etc. is simplified, making it possible to downsize the equipment.
본 발명의 암모니아 연료 연소장치에 있어서는, 상기와 같이 암모니아 공급관을 통해 공급되는 암모니아 연료와 공기 공급관을 통해 공급되는 연소용 공기를 혼합해 노 내에서 연소시키는 연소 버너의 근방에, 보조연료 공급관을 통해 탄화수소계 연료가 공급되는 분사장치를 설치하고, 이 분사장치에 의해 탄화수소계 연료를, 연소 버너에 의해 암모니아 연료와 연소용 공기를 혼합해 노 내에서 연소된 화염을 향해 분사해 연소시키도록 했기 때문에, 연소성이 낮은 암모니아 연료가 분사장치에 의해 분사된 탄화수소계 연료에 의해 충분히 연소되는 동시에, 탄화수소계 연료만을 연소시키는 경우에 비해, 이산화탄소(CO2)의 발생이 억제되었다.In the ammonia fuel combustion device of the present invention, the ammonia fuel supplied through the ammonia supply pipe as described above and the combustion air supplied through the air supply pipe are mixed and burned in the furnace near the combustion burner through an auxiliary fuel supply pipe. An injection device through which hydrocarbon-based fuel is supplied is installed, and the hydrocarbon-based fuel is mixed with ammonia fuel and combustion air by a combustion burner and injected into the flame burned in the furnace by this injection device for combustion. , Ammonia fuel with low combustibility was sufficiently burned by the hydrocarbon-based fuel injected by the injection device, and the generation of carbon dioxide (CO 2 ) was suppressed compared to the case where only hydrocarbon-based fuel was burned.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 암모니아 연료 연소장치의 개략설명도이다.
도 2는, 상기의 실시형태에 관한 암모니아 연료 연소장치에 있어서, 암모니아 연료에 액체 암모니아를 이용하고, 암모니아 공급관을 통해 액체 암모니아를 연소 버너 내에 미스트 형태로 공급하는 변경예를 나타낸 개략설명도이다.1 is a schematic diagram of an ammonia fuel combustion device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a modification in which liquid ammonia is used as ammonia fuel in the ammonia fuel combustion device according to the above embodiment, and liquid ammonia is supplied in the form of mist into the combustion burner through an ammonia supply pipe.
이하, 본 발명의 실시형태에 관한 암모니아 연료 연소장치를 첨부도면에 근거하여 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명에 관한 암모니아 연료 연소장치는, 하기의 실시형태에 나타낸 것에 한정되지 않고, 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서, 적절히 변경하여 실시할 수 있는 것이다.Hereinafter, an ammonia fuel combustion device according to an embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings. In addition, the ammonia fuel combustion device according to the present invention is not limited to that shown in the embodiments below, and can be implemented with appropriate changes without changing the gist of the invention.
본 발명의 실시형태에 관한 암모니아 연료 연소장치에 있어서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 노(1)에 설치한 연소 버너(10)에, 암모니아 공급관(11)을 통해 암모니아 연료인 암모니아 가스(NH3)를 공급하는 동시에, 공기 공급관(12)를 통해 연소용 공기(Air)를 공급하고, 상기의 암모니아 가스(NH3)와 연소용 공기(Air)를 연소 버너(10)에서 혼합해 노(1) 내에서 연소시키도록 하고 있다.In the ammonia fuel combustion device according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, ammonia gas (NH 3 ) , which is ammonia fuel, is supplied to the combustion burner 10 installed in the furnace 1 through the ammonia supply pipe 11. ) is supplied, and at the same time, combustion air (Air) is supplied through the air supply pipe 12, and the ammonia gas (NH 3 ) and combustion air (Air) are mixed in the combustion burner 10 to produce the furnace (1). ) to be burned within.
그리고, 이 실시형태의 암모니아 연료 연소장치에 있어서는, 상기의 암모니아 공급관(11)에 암모니아 조정밸브(11a)를 설치하고, 이 암모니아 조정밸브(11a)를 제어장치(30)에 의해 제어하여, 연소 버너(10)에 공급하는 암모니아 가스(NH3)의 양을 조정하는 동시에, 상기의 공기 공급관(12)에 공기 조정밸브(12a)를 설치하고, 이 공기 조정밸브(12a)를 상기의 제어장치(30)에 의해 제어하여, 연소 버너(10)에 공급하는 연소용 공기(Air)의 양을 조정하도록 하고 있다.In the ammonia fuel combustion device of this embodiment, an ammonia control valve 11a is installed in the ammonia supply pipe 11, and the ammonia control valve 11a is controlled by the control device 30 to achieve combustion. In addition to adjusting the amount of ammonia gas (NH 3 ) supplied to the burner 10, an air control valve 12a is installed in the air supply pipe 12, and this air control valve 12a is controlled by the control device above. By controlling (30), the amount of combustion air (Air) supplied to the combustion burner (10) is adjusted.
또한, 이 실시형태의 암모니아 연료 연소장치에 있어서는, 상기의 연소 버너(10) 근방에 분사장치(20)를 설치해, 이 분사장치(20)에 보조연료 공급관(21)을 통해 천연가스 등의 탄화수소계 연료(CmHn)를 공급하게 하고, 상기의 보조연료 공급관(21)에 보조연료 조정밸브(21a)를 설치해, 이 보조연료 조정밸브(21a)를 상기의 제어장치(30)에 의해 제어하고, 분사장치(20)에 공급하는 탄화수소계 연료(CmHn)의 양을 조정하여, 이와 같이 분사장치(20)에 공급된 탄화수소계 연료(CmHn)를, 상기의 연소 버너(10)에 의해 연소된 화염을 향해 분사해 연소시키도록 하고 있다.In addition, in the ammonia fuel combustion device of this embodiment, an injection device 20 is installed near the combustion burner 10, and hydrocarbons such as natural gas are supplied to the injection device 20 through an auxiliary fuel supply pipe 21. The system fuel (CmHn) is supplied, an auxiliary fuel control valve (21a) is installed in the auxiliary fuel supply pipe (21), and this auxiliary fuel control valve (21a) is controlled by the control device (30), By adjusting the amount of hydrocarbon-based fuel (CmHn) supplied to the injection device 20, the hydrocarbon-based fuel (CmHn) supplied to the injection device 20 is converted into a flame burned by the combustion burner 10. It is sprayed towards and causes combustion.
여기서, 이 실시형태의 암모니아 연료 연소장치에 있어서는, 상기와 같이 제어장치(30)에 의해, 상기의 공기 공급관(12)에 설치한 공기 조정밸브(12a)를 제어하여, 연소 버너(10)에 공급하는 연소용 공기(Air)의 양을 조정하는 동시에, 암모니아 공급관(11)에 설치한 암모니아 조정밸브(11a)를 제어하고, 연소 버너(10)에 공급하는 암모니아 가스(NH3)의 양을 조정하여, 상기의 암모니아 가스(NH3)를 상기의 연소용 공기(Air)와 연소 버너(10)에서 혼합해 노(1) 내에서 연소시키도록 하고, 또한 상기의 제어정치(30)에 의해, 상기와 같이 보조연료 공급관(21)에 설치한 보조연료 조정밸브(21a)를 제어하여, 분사장치(20)에 공급하는 탄화수소계 연료(CmHn)의 양을 조정하고, 이 분사장치(20)에 공급된 탄화수소계 연료(CmHn)를, 상기의 연소 버너(10)에 의해 연소된 화염을 향해 분사해 연소시키도록 하고 있다.Here, in the ammonia fuel combustion device of this embodiment, the air adjustment valve 12a installed in the air supply pipe 12 is controlled by the control device 30 as described above, and the combustion burner 10 is controlled. In addition to adjusting the amount of combustion air (Air) supplied, the ammonia adjustment valve (11a) installed in the ammonia supply pipe (11) is controlled to adjust the amount of ammonia gas (NH 3 ) supplied to the combustion burner (10). By adjusting, the ammonia gas (NH 3 ) is mixed with the combustion air (Air) in the combustion burner 10 and burned in the furnace 1, and further by the control device 30. By controlling the auxiliary fuel adjustment valve 21a installed in the auxiliary fuel supply pipe 21 as described above, the amount of hydrocarbon-based fuel (CmHn) supplied to the injection device 20 is adjusted, and the injection device 20 The hydrocarbon-based fuel (CmHn) supplied to is injected toward the flame burned by the combustion burner 10 and burned.
이렇게 하면, 연소성이 낮은 암모니아 가스(NH3)가, 분사장치(20)에서 연소 버너(10)의 화염을 향해 분사된 탄화수소계 연료(CmHn)에 의해 연소가 어시스트되어 충분히 연소되는 동시에, 탄화수소계 연료(CmHn)만을 연소시키는 경우에 비해, 이산화탄소(CO2)의 발생이 억제된다.In this way, the combustion of the ammonia gas (NH 3 ) with low combustibility is assisted by the hydrocarbon-based fuel (CmHn) injected from the injection device 20 toward the flame of the combustion burner 10, and the hydrocarbon-based fuel is sufficiently burned. Compared to the case of burning only fuel (CmHn), the generation of carbon dioxide (CO 2 ) is suppressed.
또한, 상기와 같이 제어장치(30)에 의해, 상기의 공기 조정밸브(12a)를 제어하여 연소 버너(10)에 공급하는 연소용 공기(Air)의 양을 조정하는 동시에, 상기의 암모니아 조정밸브(11a)를 제어하여 연소 버너(10)에 공급하는 암모니아 가스(NH3)의 양을 조정하고, 나아가 상기의 보조연료 조정밸브(21a)를 제어하여, 분사장치(20)에서 연소 버너(10)에 의한 화염을 향해 분사하는 탄화수소계 연료(CmHn)의 양을 조정하면, 상기의 암모니아 가스(NH3)와 탄화수소계 연료(CmHn)에 의한 연소를 제어하여, 원하는 발열량이 용이하게 얻어지게 된다.In addition, as described above, the air adjustment valve 12a is controlled by the control device 30 to adjust the amount of combustion air (Air) supplied to the combustion burner 10, and the ammonia adjustment valve is adjusted. (11a) is controlled to adjust the amount of ammonia gas (NH 3 ) supplied to the combustion burner 10, and further, the auxiliary fuel control valve 21a is controlled to control the combustion burner 10 from the injection device 20. ) By adjusting the amount of hydrocarbon-based fuel (CmHn) sprayed toward the flame, combustion by the ammonia gas (NH 3 ) and hydrocarbon-based fuel (CmHn) is controlled, and the desired calorific value can be easily obtained. .
또한, 상기의 제어장치(30)에 의해, 연소 버너(10)에 공급하는 암모니아 가스(NH3)의 양과, 분사장치(20)에서 연소 버너(10)에 의한 화염을 향해 분사하는 탄화수소계 연료(CmHn) 양의 비율을 변경시켜, 원하는 발열량을 얻을 수 있게 하는 것도 간단히 실시할 수 있고, 예를 들면, 노(1) 내의 온도가 상승해 암모니아 가스(NH3)가 연소하기 쉽게 된 경우에는, 상기의 제어장치(30)에 의해, 암모니아 조정밸브(11a)를 제어하여, 연소 버너(10)에 공급하는 암모니아 가스(NH3)의 양을 증가시키는 한편, 보조연료 조정밸브(21a)를 제어하여, 분사장치(20)에서 연소 버너(10)에 의한 화염을 향해 분사하는 탄화수소계 연료(CmHn)의 양을 감소시키도록 조정할 수 있다.In addition, the amount of ammonia gas (NH 3 ) supplied to the combustion burner 10 by the above-described control device 30, and the hydrocarbon-based fuel injected from the injection device 20 toward the flame by the combustion burner 10 It is also easy to obtain the desired calorific value by changing the ratio of the (CmHn) amount. For example, when the temperature in the furnace 1 rises and ammonia gas (NH 3 ) becomes easy to burn, , the ammonia control valve 11a is controlled by the control device 30 to increase the amount of ammonia gas (NH 3 ) supplied to the combustion burner 10, while the auxiliary fuel control valve 21a is controlled. By controlling, it can be adjusted to reduce the amount of hydrocarbon-based fuel (CmHn) injected from the injection device 20 toward the flame by the combustion burner 10.
또한, 이 실시형태의 암모니아 연료 연소장치에 있어서는, 암모니아 연료로서 암모니아 가스(NH3)를 이용하도록 하였으나, 도 2에 나타낸 바와 같이, 암모니아 연료로서 액체 암모니아(liq. NH3)를 이용하는 것도 가능하다.In addition, in the ammonia fuel combustion device of this embodiment, ammonia gas (NH 3 ) is used as the ammonia fuel, but as shown in FIG. 2, it is also possible to use liquid ammonia (liq. NH 3 ) as the ammonia fuel. .
그리고, 상기와 같이 암모니아 연료로서 액체 암모니아(liq. NH3)를 이용하는 경우에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제어장치(30)에 의해, 암모니아 조정밸브(11a)를 제어하여, 암모니아 공급관(11)을 통해 적당량의 액체 암모니아(liq. NH3)를 연소 버너(10)에 공급하고, 이렇게 공급된 액체 암모니아(liq. NH3)를 분무노즐(11b)에 의해 연소 버너(10) 내에 분무해, 이렇게 분무된 액체 암모니아 (liq. NH3)를 상기와 같이 공기 공급관(12)을 통해 연소 버너(10)에 공급된 연소용 공기(Air)와 혼합해, 노(1) 내에서 연소시키도록 한다.In the case of using liquid ammonia (liq. NH 3 ) as an ammonia fuel as described above, as shown in FIG. 2, the ammonia adjustment valve 11a is controlled by the control device 30, and the ammonia supply pipe 11 ) is supplied to the combustion burner 10 through an appropriate amount of liquid ammonia (liq. NH 3 ), and the supplied liquid ammonia (liq. NH 3 ) is sprayed into the combustion burner 10 by the spray nozzle 11b. , the liquid ammonia (liq. NH 3 ) sprayed in this way is mixed with combustion air (Air) supplied to the combustion burner 10 through the air supply pipe 12 as described above, so that it is burned within the furnace 1. do.
여기서, 상기와 같이 암모니아 연료에 액체 암모니아(liq. NH3)를 이용해, 액체 암모니아(liq. NH3)의 상태에서 연소 버너(10)에 공급하게 한 경우, 연소 버너(10)에 공급하는 암모니아 연료를 가스화할 필요가 없어져, 암모니아 연료를 가스화할 설비비용이 저감되는 동시에, 암모니아 연료를 가스의 상태에서 연소 버너(10)로 안내하는 경우에 비해, 암모니아 공급관(11)의 배관 등이 간단하게 되어 설비를 소형화할 수 있게 된다.Here, when liquid ammonia (liq. NH 3 ) is used as ammonia fuel as described above and supplied to the combustion burner 10 in the state of liquid ammonia (liq. NH 3 ), the ammonia supplied to the combustion burner 10 There is no need to gasify the fuel, which reduces the cost of equipment to gasify the ammonia fuel. In addition, compared to the case where the ammonia fuel is guided to the combustion burner 10 in a gaseous state, the piping of the ammonia supply pipe 11, etc. is simplified. This makes it possible to miniaturize equipment.
1
---
노
10
---
연소 버너
11
---
암모니아 공급관
11a
---
암모니아 조정밸브
11b
---
분무노즐
12
---
공기 공급관
12a
---
공기 조정밸브
20
---
분사장치
21
---
보조연료 공급관
21a
---
보조연료 조정밸브
30
---
제어장치
Air
---
연소용 공기
CmHn
---
탄화수소계 연료
NH3
---
암모니아 가스
liq. NH3
---
액체 암모니아1 --- no
10 --- Combustion burner
11 --- Ammonia supply pipe
11a --- Ammonia adjustment valve
11b --- Spray nozzle
12 --- Air supply pipe
12a --- Air control valve
20 --- Injection device
21 --- Auxiliary fuel supply pipe
21a --- Auxiliary fuel control valve
30 --- Control device
Air --- air for combustion
CmHn --- Hydrocarbon fuel
NH 3 --- ammonia gas
liq. NH 3 --- liquid ammonia
Claims (3)
상기의 암모니아 공급관을 통해 연소 버너에 공급하는 암모니아 연료의 양을 조정하는 암모니아 조정밸브와, 상기의 공기 공급관을 통해 연소 버너에 공급하는 연소용 공기의 양을 조정하는 공기 조정밸브와, 상기의 보조연료 공급관을 통해 분사장치에 공급하는 탄화수소계 연료의 양을 조정하는 보조연료 조정밸브와, 상기의 암모니아 조정밸브와 공기 조정밸브와 보조연료 조정밸브를 제어하는 제어장치를 설치한 것을 특징으로 하는 암모니아 연료 연소장치.In the description of claim 1,
an ammonia control valve that adjusts the amount of ammonia fuel supplied to the combustion burner through the ammonia supply pipe, an air control valve that adjusts the amount of combustion air supplied to the combustion burner through the air supply pipe, and the auxiliary An auxiliary fuel control valve that adjusts the amount of hydrocarbon fuel supplied to the injection device through a fuel supply pipe, and a control device that controls the ammonia control valve, air control valve, and auxiliary fuel control valve. Fuel combustion device.
상기의 암모니아 연료에 액체 암모니아를 이용해, 상기의 암모니아 공급관을 통해 액체 암모니아를 상기의 연소 버너에 미스트 형태로 공급하는 것을 특징으로 하는 암모니아 연료 연소장치.In the description of claim 1 or claim 2,
An ammonia fuel combustion device, characterized in that liquid ammonia is used as the ammonia fuel and the liquid ammonia is supplied in the form of mist to the combustion burner through the ammonia supply pipe.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021146921A JP2023039683A (en) | 2021-09-09 | 2021-09-09 | Ammonia fuel combustion device |
| JPJP-P-2021-146921 | 2021-09-09 | ||
| PCT/JP2022/017042 WO2023037643A1 (en) | 2021-09-09 | 2022-04-04 | Ammonia fuel combustion device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240064585A true KR20240064585A (en) | 2024-05-13 |
Family
ID=85507481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237035286A KR20240064585A (en) | 2021-09-09 | 2022-04-04 | Ammonia fuel combustion device |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023039683A (en) |
| KR (1) | KR20240064585A (en) |
| CN (1) | CN117441080A (en) |
| TW (1) | TWI833206B (en) |
| WO (1) | WO2023037643A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016130619A (en) | 2015-01-15 | 2016-07-21 | 国立大学法人東北大学 | Fuel combustion device having low combustion property |
| JP2020139700A (en) | 2019-02-28 | 2020-09-03 | 株式会社Ihi | Combustor burner and combustor |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7374736B2 (en) * | 2003-11-13 | 2008-05-20 | General Electric Company | Method to reduce flue gas NOx |
| US20100206248A1 (en) * | 2006-09-13 | 2010-08-19 | Siong Cheak Steven Mok | System for generating brown gas and uses thereof |
| JP5746962B2 (en) * | 2011-12-20 | 2015-07-08 | 株式会社神戸製鋼所 | Gas supply method and gas supply apparatus |
| JP5885811B1 (en) * | 2014-11-21 | 2016-03-16 | 株式会社タクマ | Urea hydrolysis apparatus and control method thereof |
| JP7027817B2 (en) * | 2017-11-02 | 2022-03-02 | 株式会社Ihi | Combustion device and boiler |
| JP6813533B2 (en) * | 2018-05-22 | 2021-01-13 | 三菱パワー株式会社 | Burner and combustion equipment |
| CN113294779B (en) * | 2021-05-28 | 2022-10-11 | 华中科技大学 | High-temperature air combustion device for ammonia gas |
-
2021
- 2021-09-09 JP JP2021146921A patent/JP2023039683A/en active Pending
-
2022
- 2022-04-04 KR KR1020237035286A patent/KR20240064585A/en unknown
- 2022-04-04 CN CN202280029004.5A patent/CN117441080A/en active Pending
- 2022-04-04 WO PCT/JP2022/017042 patent/WO2023037643A1/en active Application Filing
- 2022-04-26 TW TW111115843A patent/TWI833206B/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016130619A (en) | 2015-01-15 | 2016-07-21 | 国立大学法人東北大学 | Fuel combustion device having low combustion property |
| JP2020139700A (en) | 2019-02-28 | 2020-09-03 | 株式会社Ihi | Combustor burner and combustor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI833206B (en) | 2024-02-21 |
| TW202311666A (en) | 2023-03-16 |
| WO2023037643A1 (en) | 2023-03-16 |
| CN117441080A (en) | 2024-01-23 |
| JP2023039683A (en) | 2023-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9080513B2 (en) | Method and apparatus for combusting syngas within a combustor | |
| CN107975429B (en) | Gas turbine combustor and method of operating the same | |
| WO2015037295A1 (en) | Multi-fuel-supporting gas-turbine combustor | |
| US20100281876A1 (en) | Fuel blanketing by inert gas or less reactive fuel layer to prevent flame holding in premixers | |
| RU2747009C2 (en) | Gas turbine combustion chamber | |
| US20080264033A1 (en) | METHODS AND SYSTEMS TO FACILITATE REDUCING NOx EMISSIONS IN COMBUSTION SYSTEMS | |
| JP5008062B2 (en) | Combustor with staged fuel premixer | |
| CA2897422C (en) | Low nox combustion method and apparatus | |
| US6874323B2 (en) | Low emissions hydrogen blended pilot | |
| US20090056334A1 (en) | System and method for fuel and air mixing in a gas turbine | |
| WO2023037867A1 (en) | Boiler, boiler control method, and boiler modification method | |
| US20030101729A1 (en) | Retrofittable air assisted fuel injection method to control gaseous and acoustic emissions | |
| US8511094B2 (en) | Combustion apparatus using pilot fuel selected for reduced emissions | |
| Hayashi et al. | Extending low-NOx operating range of a lean premixed–prevaporized gas turbine combustor by reaction of secondary mixtures injected into primary stage burned gas | |
| EP2423591B1 (en) | Method for operating a combustion chamber | |
| KR101171320B1 (en) | Pure oxy/genair combustion combined burner and burning system having the same | |
| JP2010054087A (en) | Gas turbine combustor and operating method of gas turbine combustor | |
| KR20240064585A (en) | Ammonia fuel combustion device | |
| JP7210119B2 (en) | industrial furnace | |
| TWI839719B (en) | Combustion device | |
| WO2023037644A1 (en) | Combustion device | |
| Asai et al. | Performance of Multiple-Injection Dry Low-NOx Combustor on Hydrogen-Rich Syngas Fuel in an IGCC Pilot Plant | |
| KR20220075043A (en) | Coal burner with mixed gas of water and natural gas for NOx reduction | |
| JP4352824B2 (en) | Lean pre-evaporation premix combustor | |
| JP4482858B2 (en) | Lean pre-evaporation premix combustor |